Взрывозащита технологического оборудования

     Взрывозащита  технологического оборудования.

    Ни  одно производство не обходится без  использования систем повышенного давления (трубопроводов, баллонов и емкостей для хранения или перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, газгольдеров и т. д.). Любые системы повышенного давления всегда представляют потенциальную опасность.

    Причинами разрушения или разгерметизации  систем повышенного  давления могут быть: внешние механические воздействия, старение систем (снижение механической прочности); нарушение технологического режима; конструкторские ошибки; изменение состояния герметизируемой среды; неисправности в контрольно-измерительных, регулирующих и предохранительных устройствах; ошибки обслуживающего персонала и т. д.

    Взрывозащита  систем повышенного  давления достигается: организационно-техническими мероприятиями; разработкой инструктивных материалов, регламентов, норм и правил ведения технологических процессов; организацией обучения и инструктажа обслуживающего персонала; осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, пожарной безопасности и т. п. Кроме того, оборудование повышенного давления должно быть оснащено системами взрывозащиты, которые предполагают:

    - применение гидрозатворов, огнепреградителей, инертных газов или паровых завес;

    - защиту аппаратов от разрушения при взрыве с помощью устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны, быстродействующие задвижки, обратные клапаны и т. д.).

    Рассмотрим  средства обеспечения  безопасности основных элементов систем повышенного давления.

    Чтобы внешний вид трубопровода указывал на свойства транспортируемого  вещества, введена  их опознавательная  окраска (ГОСТ 14202-69): 

    Для выделения вида опасностей на трубопроводы наносят  предупреждающие (сигнальные) цветные кольца, количество которых определяет степень опасности. Так, на трубопроводы взрывоопасных, огнеопасных, легковоспламеняющихся веществ наносят красные кольца, безопасных или нейтральных веществ - зеленые, токсичных веществ - желтые. Для обозначения глубокого вакуума, высокого давления, наличия радиации используют также желтый цвет.

    Все трубопроводы подвергают гидравлическим испытаниям при пробном давлении на 25 % выше рабочего, но не менее 0,2 МПа.

    Кроме испытаний водой  на прочность газопроводы, а также трубопроводы для токсичных  газов испытывают на герметичность  воздухом при пробном  давлении, равном рабочему. Отсутствие утечки воздуха  из соединений проверяют  мыльным раствором  или погружением узлов в ванну с водой.

    Газопроводы прокладывают с небольшим  уклоном в сторону  движения газа, а  буферную емкость  снабжают в нижней части спускной трубой с краном для систематического удаления водяного конденсата и масла. Паропроводы снабжают конденсатоотводчиками, которые позволяют предотвратить возникновение гидравлических ударов и пробок. Во избежание возникновения напряжений от тепловых деформаций, особенно в наземных газопроводах, устраивают специальные компенсаторы в виде П-образного участка.

    Трубопроводы  со сжиженными газами прокладывают на расстоянии не менее 0,5 м от трубопроводов с горячим рабочим телом, при этом последние изолируют, а трубопроводы с легко замерзающими газами монтируют рядом с паропроводами и трубопроводами горячей воды. Для предотвращения ожогов кислотами и щелочами фланцевые соединения трубопроводов закрывают защитными кожухами. Трубопроводы для транспортирования жидкого и газообразного кислорода периодически, а также после каждого ремонта обезжиривают. Для обезжиривания используют тетрахлорид углерода, трихлорэтилен или тетрахлорэтилен.

    Трубопроводы, по которым в зону реакции к аппарату или устройству подается горючее и окислитель, оборудуют специальными устройствами: автоматическими задвижками, обратными клапанами, гидравлическими затворами, огне- и взрывопреградителями. Обратные клапаны препятствуют обратному ходу потока рабочего тела в случае начала процесса горения и появления противодавления (рис. 1.1).

    Предохранительные затворы применяют  в генераторах  ацетилена для  исключения обратного проскока пламени от газовой горелки сварочного агрегата в генератор.

    Стационарные  сосуды, баллоны для  хранения и перевозки  сжатых, сжиженных  и растворенных газов: баллоны (ГОСТ 949-73) изготовляют малой (0,4...12 л), средней (20...50 л) и большой (80....500 л) вместимости. Баллоны малой и средней вместимости изготовляют из углеродистой стали на рабочее давление 10, 15 и 20 МПа, из легированной стали - на 15 и 20 МПа. У горловины каждого баллона на сферической части выбивают следующие данные: товарный знак предприятия-изготовителя, дату (месяц и год) изготовления (последнего испытания) и год следующего испытания; вид термообработки (нормализация, закалка с отпуском); рабочее и пробное гидравлическое давление (мПа); вместимость баллона, л; массу баллона, кг; клеймо ОТК; обозначение действующего стандарта.

    Наружная  поверхность баллонов окрашивается в определенный цвет, на нее наносится  соответствующая  надпись и сигнальная полоса. Окраска баллонов для наиболее часто  используемых промышленных газов приведена ниже: 

    Для горючих и негорючих  газов, не обозначенных в ПБ10-115-96 (Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением), предусмотрена следующая гамма цветов: 

    Сигнальная  окраска баллонов и цистерн позволяет  исключить образование  смеси «горючее - окислитель» вследствие заполнения емкостей рабочим телом, для которого они не предназначены.

    Для предотвращения проникновения  в опорожненный баллон посторонних газов, а также для определения (в необходимых случаях), какой газ находится в баллоне, или герметичности баллона и его арматуры заводы-наполнители принимают опорожненные баллоны с остаточным давлением не менее 0,05 МПа, а баллоны для растворенного ацетилена - не менее 0,05 и не более 0,1 МПа.

    Взрыв ацетиленовых баллонов может быть вызван старением пористой массы (активированного угля в ацетоне), в которой растворяется ацетилен. Образование смеси горючее - окислитель в кислородных баллонах чаще всего связано с попаданием в его вентиль масел; в водородных - с загрязнением их кислородом, а также с появлением в них окалины.

    Действующие в настоящее время  Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ-115-96), распространяются на:

    - сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115 °С или другой жидкости с температурой, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа, без учета гидростатического давления;

    - сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше 0,07 МПа;

    - баллоны, предназначенные для транспортирования и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением свыше 0,07 МПа;

    - цистерны и бочки для транспортирования и хранения сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50 °С превышает давление 0,07 МПа;

    - цистерны и сосуды для транспортирования или хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление выше 0,07 МПа создается периодически для их опорожнения;

    - барокамеры.

    Правила не распространяют своего действия на:

    - сосуды, изготавливаемые в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок», утвержденными Госатомэнергонадзором России, а также сосуды, работающие с радиоактивной средой;

    - сосуды вместимостью не более 0,025 м³ независимо от давления, используемые для научно-экспериментальных целей;

    - сосуды и баллоны вместимостью не более 0,025 м³, у которых произведение давления в МПа на вместимость в м³ не превышает 0,02;

    - сосуды, работающие под давлением, создающимся при взрыве внутри их в соответствии с технологическим процессом;

    - сосуды, работающие под вакуумом;

    - сосуды, состоящие из труб с внутренним диаметром не более 150 мм без коллекторов, а также с коллекторами; выполненными из труб с внутренним диаметром не более 150 мм, а также ряд других типов сосудов (сосуды, устанавливаемые на морских и речных судах, самолетах и других летательных аппаратах; воздушные резервуары тормозного оборудования подвижного состава железнодорожного транспорта, автомобилей и других средств передвижения; сосуды специального назначения военного ведомства и т. д.);

    - сосуды, на которые распространяется действие «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», до пуска их в эксплуатацию должны быть зарегистрированы в органах Госгортехнадзора России. Исключение составляют:

    - сосуды 1-й группы, работающие при температуре стенки не выше 200° С, у которых произведение давления в МПа на вместимость в м³ не превышает 0,05, а также сосуды 2-й, 3-й, 4-й групп, работающие при указанной выше температуре, у которых произведение давления в МПа на вместимость в м³ не превышает 0,1 (к первой группе относятся сосуды, содержащие взрывоопасные и пожароопасные среды, или вещества 1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007 независимо от температуры стенки и расчетного давления (выше 0,07 МПа). 2-я, 3-я, 4-я группы сосудов определяются расчетным давлением и температурой стенки, при условии, что сосуд не содержит среду, указанную для группы 1);

    - аппараты воздухоразделительных установок и разделения газов, расположенные внутри теплоизоляционного кожуха;

    - резервуары воздушных электрических переключателей;

    - бочки для перевозки сжиженных газов, баллоны вместимостью до 100 л включительно, установленные стационарно, а также предназначенные для транспортировки и (или) хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов;

    - генераторы (реакторы) для получения водорода, используемые гидрометеорологической службой;

    - сосуды, включенные в закрытую систему добычи нефти и газа (от скважин до магистрального трубопровода);

    - сосуды для хранения или транспортировки сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, находящиеся под давлением периодически при их опорожнении;

    - сосуды со сжатым и сжиженными газами, предназначенные для обеспечения топливом двигателей транспортных средств, на которых они установлены;

    -  сосуды, установленные в подземных горных выработках.

    Для обеспечения безопасной и безаварийной эксплуатации сосуды и аппараты, работающие под давлением, должны подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа и пуска в эксплуатацию, периодически в процессе эксплуатации, а в необходимых случаях и внеочередному освидетельствованию.

    Объемы, методы и периодичность  технического освидетельствования  оговариваются изготовителем и указываются в инструкциях по монтажу и эксплуатации. В случае отсутствия таких указаний техническое освидетельствование проводится по указанию «Правил» ПБ10-115-96. Так, для сосудов, не подлежащих регистрации в органах Госгортехнадзора России, установлена следующая периодичность: гидравлические испытания пробным давлением один раз в восемь лет, наружный и внутренний осмотр один раз в два года при работе со средой, вызывающей разрушение и физико-химическое превращение материала (коррозия и т. п.) со скоростью не более 0,1 мм в год и 12 месяцев при скорости более 0,1 мм в год.

    Сроки и объемы освидетельствований  других типов сосудов  и баллонов, зарегистрированных и не зарегистрированных в органах Госгортехнадзора России, также устанавливаются в зависимости от условий эксплуатации (скорость физико-химических превращений) и типа сосуда.

    При гидравлических испытаниях испытываемую емкость  заполняют водой, после чего давление воды плавно повышают до значений пробного давления, указанного в табл. 1.1. 

Таблица 1.1 Давление при гидравлических испытаниях.

    К= δго,δt –допустимое напряжение для материала сосуда или его элемента соответственно при 20 °С и расчетной температуре, МПа, Км - отношение массы металлоконструкции к общей массе сосуда; а = 1,3 - для неметаллических материалов с ударной вязкостью более 20 Дж/см². а = 1,6 - для неметаллических материалов с ударной вязкостью 20 Дж/см² и менее

    Применяемая вода должна иметь  температуру не ниже 5 и не выше 40 °С, если иное не оговорено  в паспорте на сосуд. Разность температур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испытаний не должна вызывать конденсации влаги на поверхности стенок сосуда. Использование сжатого воздуха или другого газа для подъема давления не допускается.

    Давление  в испытываемом сосуде контролируется двумя  манометрами одного типа, предела измерения, одинаковых классов  точности, цены деления. Время выдержки пробного давления устанавливается разработчиком и обычно определяется толщиной стенки сосуда. Так, при толщине стенки до 50 мм оно составляет 10 мин, при 50-100 мм - 20 мин, свыше 100 мм - 30 мин. Для литых неметаллических и многослойных сосудов независимо от толщины стенки время выдержки составляет 60 мин.

    После выдержки под пробным  давлением давление снижается до расчетного, при котором производят осмотр наружной поверхности сосуда, всех его разъемных и сварных соединений. Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:

    - течи, трещин, слезок, потения в сварных соединениях и на основном металле;

    - течи в разъемных соединениях;

    - видимых остаточных деформаций, падения давления по манометру.

    Гидравлическое  испытание допускается  заменять пневматическим при условии контроля этого испытания методом акустической эмиссии или другим, согласованным с Госгортехнадзором России.

    Техническое освидетельствование  установок, работающих под давлением, зарегистрированных в органах Госгортехнадзора, производит технический инспектор, а установки, не зарегистрированные в этих органах,–лицо, на которое приказом по предприятию возложен надзор за безопасностью эксплуатации установок, работающих под давлением.

    Сжиженные газы хранят и перевозят  в стационарных и  транспортных сосудах  –цистернах (сосуды для сжиженных  газов), которые в  случае хранения криогенных жидкостей снабжены высокоэффективной  тепловой изоляцией.

    Криогенные  сосуды номинальным  объемом 6,3...40 л изготовляют  в соответствии с ТУ 26-04-622-87.

    Стационарные  резервуары изготовляют  объемом до 500 тыс. л и более. В  зависимости от конструкции они бывают цилиндрической (горизонтальные и вертикальные) и шарообразной формы. Основные параметры и размеры внутренних резервуаров для сжиженных газов регламентированы ТУ 26-04-622–87.

    Транспортные  сосуды (цистерны) обычно имеют объем до 35 тыс. л. Принципиальная схема такого резервуара представлена на рис. 1.2. Низкие температуры, при которых эксплуатируются внутренние сосуды криогенных резервуаров и цистерн, накладывают ограничения на материалы, используемые при их изготовлении.

    В промышленности в  настоящее время  используют газгольдеры  низкого и высокого давления. Газгольдеры низкого давления - это сосуды переменного объема, давление газа в которых практически всегда остается постоянным. Из газгольдеров высокого давления расходуемый газ подается сначала на редуктор, а затем к потребителю. Газгольдеры высокого давления обычно собирают из баллонов большого объема, изготовляемых на рабочее давление меньше 25 МПа по ГОСТ 9731-79* и на 32 и 40 МПа по ГОСТ 12247-80*.

    Для управления работой  и обеспечения  безопасных условий  эксплуатации сосуды в зависимости от назначения должны быть оснащены:

    - запорной или запорно-регулирующей арматурой;

    - приборами для измерения давления;

    - приборами для измерения температуры;

    - предохранительными устройствами;

    - указателями уровня жидкости.

    Арматура  должна иметь следующую  маркировку:

    - наименование или товарный знак изготовителя;

    - условный проход;

    - условное давление, МПа (допускается указывать рабочее давление и допустимую температуру);

    - направление потока среды;

    - марку материала корпуса.

    На  маховике запорной арматуры должно быть указано  направление его  вращения при открывании или закрывании арматуры. Арматура с условным проходом более 20 мм, изготовленная из легированной стали или цветных металлов, должна иметь паспорт установленной формы, в котором должны быть указаны данные по химическому составу, механическим свойствам, режимам термообработки и результатам контроля качества изготовления неразрушающими методами.

    Каждый  сосуд и самостоятельные  полости с разными  давлениями должны быть снабжены манометрами прямого действия. Манометр устанавливается на штуцере сосуда или трубопроводе между сосудом и запорной арматурой. Манометры должны иметь класс точности не ниже 2,5 - при рабочем давлении сосуда до 2,5 МПа, 1,5 - при рабочем давлении сосуда свыше 2,5 МПа. Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы. На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление в сосуде. Манометр должен быть установлен так, чтобы его показания были отчетливо видны обслуживающему персоналу. Номинальный диаметр корпуса манометров, устанавливаемых на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения за ним, должен быть не менее 100 мм, на высоте от 2 до 3 м -не менее 160 мм. Установка манометров на высоте более 3 м от уровня площадки не разрешается.

    Между манометром и сосудом  должен быть установлен трехходовый кран или заменяющее устройство, позволяющее проводить  периодическую проверку манометра с помощью контрольного.

    Проверка  манометров с их опломдированием  и клеймением должна производится не реже одного раза в 12 месяцев. Кроме того, не реже одного раза в 6 месяцев владельцем сосуда должна производиться дополнительная проверка рабочих манометров контрольными с записью результатов в журнал контрольных проверок.

    Манометр  не допускается к  применению в случаях, когда:

    - отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении проверки;

    - просрочен срок проверки;

    - стрелка при его отключении не возвращается в нулевое положение на величину, превышающую половину допускаемой погрешности для данного прибора;

    - разбито стекло или имеются повреждения, которые могут отразиться на правильности его показаний.

    Сосуды, работающие при изменяющейся температуре стенок, должны быть снабжены приборами для контроля скорости и равномерности прогрева по длине и высоте сосуда и реперами для контроля тепловых перемещений.

    Необходимость оснащения сосудов  указанными приборами  и реперами, а также  допустимая скорость прогрева и охлаждения сосудов определяются разработчиком проекта и указываются изготовителем в паспортах сосудов или инструкциях по монтажу и эксплуатации.

    Каждый  сосуд должен быть снабжен предохранительными устройствами от повышения давления выше допустимого значения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     требования  безопасности при работе с вредными веществами. Они содержат также стандарты на общие требования по обеспечению пожаро- и взрывобезопасности, электробезопасности, радиационной, вибрационной и биологической безопасности, а также требования к защите от шума, инфра- и ультразвука, электромагнитных полей, вредных веществ. В этих стандартах рассмотрены требования к освещению и воздушной среде.

     2. Стандарты требований безопасности  к производственному оборудованию устанавливают общие требования безопасности по всем группам производственного оборудования, а также к отдельным группам оборудования, обладающим повышенной опасностью (разрабатываются в первую очередь). В них определены требования безопасности к конструкции оборудования в целом и его компонентам в отдельности, а также методы контроля выполнения требований безопасности.

     3. Стандарты требований безопасности  к производственным процессам  устанавливают общие требования  к производственным процессам  и конкретные к отдельным группам технологических процессов, к размещению оборудования и организации рабочих мест, режимам работы технологического оборудования, рабочим местам и режимам труда, системам управления, требования к применению защитных средств, а также к методам контроля за выполнением требований безопасности.